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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektromagnetventil gemäß Anspruch 1 oder 11. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 8 oder 17 mit dem Elektromagnetventil.
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Zum Beispiel offenbart
US 5 769 391 A ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Elektromagnetventil, das einen stationären Kern, einen beweglichen Kern, ein Ventilelement und eine Spule hat. Wenn die Spule mit Energie beaufschlagt wird, erzeugen der stationare Kern und der bewegliche Kern zwischen sich eine magnetische Anziehungskraft, um das Ventilelement gemeinsam mit dem beweglichen Bauteil zu betatigen, um eine Verbindung in einem Fluiddurchgang zum Unterbrechen einer Kraftstoffeinspritzung zu steuern. In
US 5 769 391 A umgibt ein Magnetabschnitt an der Seite des beweglichen Kerns einen außeren Umfang des beweglichen Kerns. Der Magnetabschnitt an der Seite des beweglichen Kerns und ein Magnetabschnitt an der Seite des stationaren Kerns begrenzen zwischen sich eine Magnetismusdrossel. Der magnetische Abschnitt an der Seite des beweglichen Kerns, der magnetische Abschnitt an der Seite des stationären Kerns und die Magnetismusdrossel sind in einer Komponente integriert. In
US 5 769 391 A verhindert die Magnetismusdrossel, dass zwischen dem magnetischen Abschnitt an der Seite des beweglichen Kerns und dem magnetischen Abschnitt an der Seite des stationaren Kerns ein magnetischer Kurzschluss entsteht, wenn eine Spule mit Energie beaufschlagt wird. Somit kann in einem Spalt zwischen dem beweglichen Kern und dem stationären Kern eine magnetische Anziehungskraft erzeugt werden.
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In
US 5 769 391 A ist die Magnetismusdrossel aus einem magnetischen Material ausgebildet, wodurch verhindert werden kann, dass sich der magnetische Abschnitt an der Seite des beweglichen Kerns und der magnetische Abschnitt an der Seite des stationären Kerns magnetisch kurzschließen, wobei jedoch ein magnetischer Fluss durch die Magnetismusdrossel austreten kann. Als Ergebnis kann sich die magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Kern und dem stationären Kern verringern.
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Ein weiteres Elektromagnetventil mit einer derartigen Magnetismusdrossel ist in
DE 694 33 827 T2 gezeigt.
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Alternativ ist es vorstellbar, einen nicht magnetischen Abschnitt anstelle der Magnetismusdrossel vorzusehen, die aus dem magnetischen Material ausgebildet ist. In diesem Fall ist der nicht magnetische Abschnitt zwischen dem magnetischen Abschnitt an der Seite des beweglichen Kerns und dem magnetischen Abschnitt an der Seite des stationären Kerns vorgesehen, um einen Spalt, der zwischen dem beweglichen Kern und dem stationaren Kern definiert ist, radial außerhalb zu umgeben. In der vorliegenden Struktur kann der nicht magnetische Abschnitt verhindern, dass zwischen dem magnetischen Abschnitt an der Seite des beweglichen Kerns und dem magnetischen Abschnitt an der Seite des stationären Kerns ein magnetischer Kurzschluss auftritt. Ein derartiges Elektromagnetventil mit einem nicht magnetischen Abschnitt ist in
DE 195 03 821 A1 gezeigt.
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Jedoch kann in der vorliegenden Struktur ein Wirbelstrom in dem nicht magnetischen Abschnitt auftreten, wenn die Energiezufuhr zu der Spule unterbrochen wird, und somit verringert sich schnell ein magnetischer Fluss in dem Spalt. Wenn ein Wirbelstrom in dem nicht magnetischen Abschnitt auftritt, der radial außerhalb des Spalts angeordnet ist, kann ein magnetischer Fluss in dem magnetischen Abschnitt in der Nahe des Spalts induziert werden. Folglich kann eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem stationaren Kern und dem beweglichen Kern für eine lange Zeitdauer gehalten werden. Folglich kann ein Ansprechverhalten des Ventilelements des Elektromagnetventils beeintrachtigt sein, wenn die Energiezufuhr zu der Spule unterbrochen wird.
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In Anbetracht der vorstehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektromagnetventil bereitzustellen, das gestaltet ist, um ein Ventilelement schnell zu betätigen, wenn die Energiezufuhr unterbrochen wird. Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzventil mit dem Elektromagnetventil bereitzustellen.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Elektromagnetventil mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Gemaß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat ein Elektromagnetventil einen beweglichen Kern. Das Elektromagnetventil hat weiter ein Ventilelement, das gestaltet ist, um sich gemeinsam mit dem beweglichen Kern zu bewegen, um eine Fluidverbindung zu steuern. Das Elektromagnetventil hat weiter einen magnetischen gegenüberliegenden Abschnitt, der weiter weg von dem Ventilelement angeordnet ist als der bewegliche Kern und zu dem beweglichen Kern gegenüberliegend ist, wobei der magnetische gegenüberliegende Abschnitt und der bewegliche Kern gestaltet sind, um zwischen ihnen einen Spalt zu definieren. Das Elektromagnetventil hat weiter einen nicht magnetischen zylindrischen Abschnitt, der den Spalt radial außerhalb umgibt. Das Elektromagnetventil hat weiter einen ersten magnetischen zylindrischen Abschnitt, der axial näher an dem beweglichen Kern angeordnet ist als der nicht magnetische zylindrische Abschnitt. Das Elektromagnetventil hat weiter einen zweiten magnetischen zylindrischen Abschnitt, der um einen äußeren Umfang des magnetischen gegenüberliegenden Abschnitts angeordnet ist, wobei der magnetische gegenüberliegende Abschnitt axial weiter weg von dem ersten magnetischen zylindrischen Abschnitt angeordnet ist als der nicht magnetische zylindrische Abschnitt. Das Elektromagnetventil hat weiter eine Spule, die um einen äußeren Umfang des nicht magnetischen zylindrischen Abschnitts angeordnet ist, wobei die Spule gestaltet ist, um eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem magnetischen gegenüberliegenden Abschnitt und dem beweglichen Kern zu erzeugen, wenn sie mit Energie beaufschlagt wird. Der nicht magnetische zylindrische Abschnitt hat eine Dicke t. Der magnetische gegenüberliegende Abschnitt hat eine Querschnittsfläche S1. Der magnetische gegenüberliegende Abschnitt und ein zylindrisches Bauteil, das den magnetischen gegenüberliegenden Abschnitt halt und die Dicke t hat, haben eine Gesamtquerschnittsfläche S2. Die Dicke t, die Querschnittsfläche S1 und die Gesamtquerschnittsfläche S2 erfüllen t ≤ 0,6 mm und 0,55 ≤ (S1/S2).
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung hat ein Elektromagnetventil einen beweglichen Kern. Das Elektromagnetventil hat weiter ein Ventilelement, das gestaltet ist, um sich gemeinsam mit dem beweglichen Kern zu bewegen, um eine Fluidverbindung zu steuern. Das Elektromagnetventil hat weiter einen magnetischen gegenüberliegenden Abschnitt, der weiter weg von dem Ventilelement angeordnet ist als der bewegliche Kern und zu dem beweglichen Kern gegenüberliegend ist, wobei der magnetische gegenüberliegende Abschnitt und der bewegliche Kern gestaltet sind, um zwischen sich einen Spalt zu definieren. Das Elektromagnetventil hat weiter einen nicht magnetischen zylindrischen Abschnitt, der den Spalt radial außerhalb umgibt. Das Elektromagnetventil hat weiter einen ersten magnetischen zylindrischen Abschnitt, der axial näher an dem beweglichen Kern angeordnet ist als der nicht magnetische zylindrische Abschnitt. Das Elektromagnetventil hat weiter einen zweiten magnetischen zylindrischen Abschnitt, der um einen äußeren Umfang des magnetischen gegenüberliegenden Abschnitts angeordnet ist, der axial weiter weg von dem ersten magnetischen zylindrischen Abschnitt angeordnet ist als der nicht magnetische zylindrische Abschnitt. Das Elektromagnetventil hat weiter eine Spule, die einen außeren Umfang des nicht magnetischen zylindrischen Abschnitts angeordnet ist, wobei die Spule gestaltet ist, um eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem magnetischen gegenuberliegenden Abschnitt und dem beweglichen Kern zu erzeugen, wenn sie mit Energie beaufschlagt wird. Der nicht magnetische zylindrische Abschnitt hat eine Dicke, die geringer als oder gleich wie 0,6 mm ist. Der nicht magnetische zylindrische Abschnitt hat zumindest eine Vertiefung.
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Die vorstehende Aufgabe und die weiteren Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich.
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1 ist eine Schnittansicht, die einen stationären Kern und einen beweglichen Kern, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, in einem Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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2 ist eine Schnittansicht, die das Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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3 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Beispiel eines nicht magnetischen zylindrischen Bauteils des Kraftstoffeinspritzventils zeigt;
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4 ist ein Diagram, das Verhältnisse zwischen einer magnetischen Kraft, die zwischen dem beweglichen Kern und dem stationären Kern auftritt, und einer verstrichenen Zeit nach einer Energieabschaltung einer Spule des Kraftstoffeinspritzventils zeigt;
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5 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Dicke t des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils und einer Ventilschließzeit des Kraftstoffeinspritzventils zeigt;
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6 ist eine Schnittansicht, die einen stationären Kern und einen beweglichen Kern, die zueinander gegenüberliegend sind, in einem Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
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7 ist eine Schnittansicht, die einen stationären Kern und einen beweglichen Kern, die zueinander gegenüberliegend sind, in einem Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt; und
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8 ist eine Schnittansicht, die einen stationären Kern und einen beweglichen Kern, die zueinander gegenüberliegend sind, in einem Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Kraftstoffeinspritzventil 10 zum Beispiel in einem Benzinverbrennungsmotor bereitgestellt. Ein zylindrisches Bauteil 12 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil, das aus einem magnetischen Material oder einem nicht magnetischen Material ausgebildet ist. Das zylindrische Bauteil 12 hat einen Kraftstoffdurchgang 100, der einen Ventilkörper 20, ein Ventilelement 24, einen beweglichen Kern 26, eine Feder 28, einen stationären Kern 30 und dergleichen aufnimmt.
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Bezogen auf 2 hat das zylindrische Bauteil 12 ein erstes magnetisches zylindrisches Bauteil 14, ein nicht magnetisches zylindrisches Bauteil 16 und ein zweites magnetisches zylindrisches Bauteil 18, die in dieser Reihenfolge von dem Ventilkörper 20 angeordnet sind, der an der unteren Seite des Ventils angeordnet ist. Das erste magnetische zylindrische Bauteil 14, das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 und das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18 sind zum Beispiel durch Laserschweißen einstückig miteinander verbunden. Das erste magnetische zylindrische Bauteil 14, das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 und das zweite magnetische zylindrische Bauteil korrespondieren entsprechend zu einem ersten magnetischen zylindrischen Abschnitt, einem nicht magnetischen zylindrischen Abschnitt und einem zweiten magnetischen zylindrischen Abschnitt. Das zylindrische Bauteil 12 ist radial innerhalb einer Spule 44 angeordnet, um die äußeren Umfänge von sowohl dem beweglichen Kern 26 als auch dem stationären Kern 30 zu umgeben. Das erste magnetische zylindrische Bauteil 14, das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16, das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18, das Ventilelement 24, der bewegliche Kern 26, die Feder 28, der stationäre Kern 30 und die Spule 44 bilden ein Elektromagnetventil in dem Kraftstoffeinspritzventil 10.
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Das erste magnetische zylindrische Bauteil 14 umgibt den äußeren Umfang des beweglichen Kerns 26. Das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18 umgibt den äußeren Umfang des stationären Kerns 30. Gemeinsam mit dem beweglichen Kern 26 und dem stationären Kern 30 bilden das erste magnetische zylindrische Bauteil 14 und das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18 einen magnetischen Kreis. Zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationären Kern 30 ist ein Spalt 200 definiert. Das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 umgibt den Spalt 200 radial außerhalb, um zu verhindern, dass sich ein magnetischer Fluss zwischen dem ersten magnetischen zylindrischen Bauteil 14 und dem zweiten magnetischen zylindrischen Bauteil 18 kurzschließt. Das erste magnetische zylindrische Bauteil 14 und das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18 sind aus einem magnetischen Material wie zum Beispiel einem elektromagnetischen rostfreien Stahl, SUS 430, einer Fe-Co Legierung oder dergleichen ausgebildet. Das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 ist aus einem nicht magnetischen Material wie zum Beispiel SUS 304, SUS 305 oder dergleichen ausgebildet. Das erste magnetische zylindrische Bauteil 14, das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18 und das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 haben bevorzugt einen spezifischen Widerstandswert, der größer als oder gleich wie 60 μΩm ist. Wie in 3 gezeigt ist, ist das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 aus einem nicht magnetischen metallischen Pulver ausgebildet. Insbesondere ist das nicht magnetische metallische Pulver durch Metallspritzgießen (MIM) in eine vorbestimmte Form geformt und wird die geformte Form danach in ein Produkt des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 gesintert. Das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 ist mit Poren 210 in sich durch Sintern der geformten Form ausgebildet, die durch den MIM Prozess hergestellt ist.
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Der Ventilkörper 20 ist an einem inneren Umfang eines vorderen Endes des ersten magnetischen zylindrischen Bauteils 14 an der Seite von Düsenlöchern durch Schweißen oder dergleichen fixiert. Eine Düsenplatte 22, die die Düsenlöcher hat, ist durch Schweißen oder dergleichen mit einer äußeren Bodenfläche des Ventilkörpers 20 verbunden. Der Ventilkörper 20 hat einen inneren Umfang, der einen Ventilsitz 21 definiert, auf den das Ventilelement 24 aufgesetzt werden kann. Das Ventilelement 24 ist ein zylindrisches hohles Bauteil mit geschlossenem Ende, das gestaltet ist, um auf den Ventilsitz 21 des Ventilkörpers 20 gesetzt zu werden. Wenn das Ventilelement 24 auf den Ventilsitz 21 gesetzt ist, sind die Düsenlöcher der Düsenplatte 22 blockiert, wodurch eine Kraftstoffeinspritzung beendet ist. Das Ventilelement 24 hat mehrere Kraftstofflöcher 24a, von denen jedes durch eine Seitenwand des Ventilelements 24 hindurch tritt. Ein Kraftstoff strömt in das Ventilelement 24 und der Kraftstoff strömt aus dem Ventilelement 24 durch die Kraftstofflöcher 24a. Der Kraftstoff wird zu einem Ventilabschnitt geleitet, der durch das Ventilelement 24 und den Ventilsitz 21 ausgebildet ist.
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Der bewegliche Kern 26 ist an dem Ventilelement 24 an der gegenüberliegenden Seite des Ventilkörpers 20 durch Schweißen oder dergleichen fixiert. Die Feder 28 als ein Vorspannbauteil bringt eine Last auf das Ventilelement 24 über den beweglichen Kern 26 auf, um das auf den Ventilsitz 21 zu setzende Ventilelement 24 vorzuspannen. Der stationäre Kern 30 als ein magnetischer gegenüberliegender Abschnitt hat im Wesentlichen eine zylindrische Form und ist in dem zylindrischen Bauteil 12 aufgenommen. Der stationäre Kern 30 ist weiter weg von dem Ventilkörper 20 vorgesehen als der bewegliche Kern 26. Der stationäre Kern 30 ist gegenüberliegend zu dem beweglichen Kern 26 angeordnet.
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Ein Einstellrohr 32 ist in den stationären Kern pressgepasst, um ein Ende der Feder 28 zu halten. Eine Last, die von der Feder 28 aufgebracht wird, wird durch Einstellen der Presslage des Einstellrohrs 32 reguliert. Magnetische Bauteile 40 und 42 sind radial außerhalb der Spule 44 angeordnet und magnetisch leitend miteinander verbunden. Das magnetische Bauteil 40 ist magnetisch leitend mit dem ersten magnetischen zylindrischen Bauteil 14 verbunden. Das magnetische Bauteil 42 ist magnetisch leitend mit dem zweiten magnetischen zylindrischen Bauteil 18 verbunden. Der stationäre Kern 30, der bewegliche Kern 26, das erste magnetische zylindrische Bauteil 14, die magnetischen Bauteile 40 und 42 und das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18 bilden einen magnetischen Kreis aus.
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Die Spule 44 ist um einen äußeren Umfang eines Spulenkörpers 46 gewickelt, um äußere Umfänge des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 und des zweiten magnetischen zylindrischen Bauteils 18 zu umgeben. Ein Kunststoffgehäuse 50 umgibt äußere Umfänge des zylindrischen Bauteils 12 und der Spule 44. Ein Anschluss 52 ist mit der Spule 44 elektrisch verbunden, um einen Antriebsstrom an die Spule 44 zuzuführen. Ein Kraftstofffilter 60 ist in einem Kraftstoffeinlass des zylindrischen Bauteils 12 aufgenommen, um fremde Partikel aus dem Kraftstoff zu entfernen, der in das Kraftstoffeinspritzventil 10 strömt. Kraftstoff strömt in den Kraftstoffdurchgang 100 durch einen oberen Abschnitt des zylindrischen Bauteils 12 in 2. Der Kraftstoff strömt weiter durch Kraftstoffdurchgänge, die in dem stationären Kern 30, dem beweglichen Kern 26 und dem Ventilelement 24 definiert sind. Danach tritt der Kraftstoff durch die Kraftstofflöcher 24a und einen Zwischenraum hindurch, der zwischen dem Ventilsitz 21 und dem Ventilelement 24 ausgebildet ist, wenn das Ventilelement 24 von dem Ventilsitz 21 angehoben ist, wodurch der Kraftstoff durch ein Düsenloch der Dusenplatte 22 eingespritzt wird.
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In dem Kraftstoffeinspritzventil 10 bewegt sich, wenn die Energiezufuhr zu der Spule 44 unterbrochen wird, durch Aufbringen der Last der Feder 28 das Ventilelement 24 in eine Schließrichtung, die in 2 nach unten gerichtet ist, wodurch das Ventilelement 24 auf den Ventilsitz 26 gesetzt wird. Somit ist das Düsenloch der Düsenplatte 22 blockiert und ist eine Kraftstoffeinspritzung beendet. Wenn die Spule 44 mit Energie beaufschlagt wird, strömt ein magnetischer Fluss durch den magnetischen Kreis, der durch den stationären Kern 30, den beweglichen Kern 26, das erste magnetische zylindrische Bauteil 14, die magnetischen Bauteile 40 und 42 und das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18 ausgebildet ist. Somit wird zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationaren Kern 30 eine magnetische Anziehungskraft erzeugt. Somit bewegt sich gemeinsam mit dem beweglichen Kern 26 das Ventilelement 24 gegen die Last der Feder 28 in Richtung des stationären Kerns 30, wodurch das Ventilelement 24 von dem Ventilsitz 21 angehoben wird. Somit wird ein Kraftstoff durch das Düsenloch der Düsenplatte 22 gespritzt. Der bewegliche Kern 26 berührt den stationären Kern 30, wodurch der Hub des Ventilelements 24 reguliert ist.
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4 ist ein Diagramm, das Verhältnisse zwischen der magnetischen Anziehungskraft als magnetische Kraft, die zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationären Kern 30 auftritt, und einer verstrichenen Zeit nach einer Energieabschaltung der Spule 44 zeigt. In 4 sind die Verhältnisse entsprechend den Werten einer Dicke t des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 angezeigt, die mit 0,1 mm, 0,2 mm, 0,4 mm und 0,6 mm bestimmt ist. Gemäß 4 verringert sich, wenn die Dicke t des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 kleiner wird, die magnetische Anziehungskraft, die zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationären Kern 30 auftritt, mit Bezug auf die verstrichene Zeit stark. Daher verkürzt sich bezogen auf 5, wenn die Dicke t des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 klein wird, eine Ventilschließzeit des Ventilelements 24, da sich die magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationären Kern 30 verringert. Die Ventilschließzeit ist zwischen einem Zeitpunkt, bei dem die Spule 44 mit Energie beaufschlagt wird, und einem Zeitpunkt definiert, bei dem das Ventilelement 24 durch Aufbringen der Last der Feder 28 auf den Ventilsitz 21 gesetzt wird, wodurch die Kraftstoffeinspritzung aus dem Dusenloch beendet ist. Gemäß 5 ist in einem Bereich, in dem die Dicke t größer als 0,6 mm ist, die Ventilschließzeit korrespondierend zu einer Reduktion der Dicke t des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 nicht signifikant verringert.
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Das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 hat die Dicke t. Der stationäre Kern 30 hat einen umgebenden Abschnitt, der durch das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 umgeben ist, und der umgebende Abschnitt des stationären Kerns 30 hat eine Querschnittsfläche S1. Das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18 hat in Bezug auf eine axiale Richtung einen Überlappungsabschnitt an der Seite des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16, und der Überlappungsabschnitt des zweiten magnetischen zylindrischen Bauteils 18 und des stationären Kerns 30 haben eine Gesamtquerschnittsfläche S2. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Dicke t, die Querschnittsfläche S1 und die Gesamtquerschnittsfläche S2 bevorzugt bestimmt, um die nachstehenden Gleichungen (1) und (2) zu erfüllen. 0,15 mm ≤ t ≤ 0,6 mm (1) 0,55 ≤ (S1/S2) ≤ 0,9 (2)
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In der vorliegenden Struktur kann die Dicke t des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16, das radial außerhalb des Spalts 200 angeordnet ist, durch Regulieren der oberen Grenze von t ≤ 0,6 mm auf die Dicke t des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 effektiv reduziert werden. Daher wird das Volumen des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 reduziert, so dass ein Wirbelstrom, der in dem nicht magnetischen zylindrischen Bauteil 16 verursacht wird, auch reduziert werden kann, wenn die Energiezufuhr zu der Spule 44 abgeschaltet wird. In der vorliegenden Struktur kann das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16, das radial außerhalb des Spalts 200 angeordnet ist, verhindern, dass der Wirbelstrom darin auftritt. Daher kann durch ein Reduzieren des Wirbelstroms verhindert werden, dass magnetische Komponenten, wie zum Beispiel der bewegliche Kern 26 und der stationäre Kern 30, die in der Nähe des Spalts 200 angeordnet sind, einen magnetischen Fluss induzieren. Wenn die Energie der Spule 44 abgeschaltet wird, tritt ein magnetischer Fluss zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationären Kern 30 durch den Spalt 200. In der vorliegenden Struktur kann der magnetische Fluss schnell in Erwiderung auf die Energieabschaltung der Spule 44 beseitigt werden. Daher kann die magnetische Anziehungskraft, die zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationären Kern 30 auftritt, umgehend in Erwiderung auf die Energieabschaltung verringert werden. Folglich kann ein Ansprechverhalten der Schließbewegung des Kraftstoffeinspritzventils 10 verbessert werden, wodurch die Ventilschließzeit reduziert werden kann, wenn die Energie der Spule 44 abgeschaltet wird. Außerdem kann eine mechanische Festigkeit des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 durch Bestimmen der unteren Grenze der Dicke t des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 mit 0,15 mm ≤ t sichergestellt werden.
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Wie vorstehend beschrieben ist, kann das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 nur durch Metallspritzgießen (MIM) eines nicht magnetischen metallischen Pulvers und durch anschließendes Sintern der geformten Form erzeugt werden. In dem vorliegenden Herstellungsverfahren werden die Poren 210 innerhalb des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 ausgebildet, wodurch das substanzielle Volumen des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 reduziert werden kann. Folglich kann der Wirbelstrom, der in dem nicht magnetischen zylindrischen Bauteil 16 auftritt, wenn die Energie der Spule 44 abgeschaltet wird, weiter reduziert werden.
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Zusätzlich wird die Gesamtquerschnittsfläche von sowohl dem stationären Kern 30 als aus dem zweiten magnetischen zylindrischen Bauteil 18 durch Bestimmen der Querschnittsfläche S1 und der Gesamtquerschnittsfläche S2 reduziert, die das Verhältnis von 0,55 ≤ (S1/S2) erfüllen. In der vorliegenden Struktur kann eine elektromagnetische Energie, die sowohl in dem stationären Kern 30 als auch dem zweiten magnetischen Bauteil 18 gespeichert ist, reduziert werden. Somit verschwindet der magnetische Fluss, der zwischen dem Kern 26 und dem stationären Kern 30 hindurch tritt, umgehend in Erwiderung auf die Energieabschaltung der Spule 44, so dass die magnetische Anziehungskraft, die zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationären Kern 30 auftritt, auch umgehend verringert wird. Folglich kann ein Ansprechverhalten des Kraftstoffeinspritzventils 10, wenn die Energiezufuhr zu der Spule 44 abgeschaltet wird, verbessert werden.
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Der Außendurchmesser des zweiten magnetischen zylindrischen Bauteils 18 ist durch Bestimmen der Querschnittsfläche S1 und der Gesamtquerschnittsfläche S2 sichergestellt, die das Verhältnis von (S1/S2) ≤ 0,90 erfüllen. Somit ist der Außendurchmesser des zweiten magnetischen zylindrischen Bauteils 18 ausreichend größer als der Außendurchmesser des stationären Kerns 30. In einer Struktur, in der der Außendurchmesser des zweiten magnetischen zylindrischen Bauteils 18 außerordentlich reduziert ist, um kleiner als der Außendurchmesser des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 zu sein, ist zwischen der Spule 44 und dem zweiten magnetischen zylindrischen Bauteil 18 ein Spalt, um einen Widerstand in dem magnetischen Kreis zu verursachen. Wenn das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18 weiter reduziert wird, wird der Spalt größer, und folglich wird der Widerstand, der durch den Spalt im magnetischen Kreis verursacht wird, groß. Als Ergebnis verringert sich die magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationären Kern 30.
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Daher sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Querschnittsfläche S1 und die Gesamtquerschnittsfläche 32 derart bestimmt, dass sie das Verhältnis von 0,55 ≤ (S1/S2) ≤ 0,90 erfüllen. Das heißt, die unterste Grenze des Außendurchmessers des Überlappungsabschnitts des zweiten magnetischen zylindrischen Bauteils 18 an der Seite des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 ist in Bezug auf den Außendurchmesser des stationären Kerns 30 bestimmt. In der vorliegenden Struktur verschwindet der magnetische Fluss zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationären Kern 30 umgehend, wenn die Energiezufuhr abgeschaltet wird, während die magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationären Kern 30 gehalten wird.
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Im Allgemeinen hat ein Kraftstoffeinspritzventil eine Spule, die mit einem Antriebssignal wie zum Beispiel einem Pulssignal beaufschlagt wird. In einem derartigen Kraftstoffeinspritzventil wird eine Kraftstoffeinspritzmenge durch Ändern einer Pulsweite des Antriebssignals in einem Bereich gesteuert, in dem eine Einspritzratencharakteristik in Proportion zu der Pulsweite ist. Jedoch verlängert sich, wenn das Ansprechverhalten der Schließbewegung des Kraftstoffeinspritzventils verringert wird, eine Zeitdauer zwischen einer Abschaltung des Antriebssignals und einem Schließen des Kraftstoffeinspritzventils zum Beenden einer Kraftstoffeinspritzung. Folglich ist die Kraftstoffeinspritzmenge schwierig zu steuern. Zum Beispiel verkurzt sich, wenn ein Kraftstoffverbrauch in einem Leerlaufbetrieb klein ist, die Pulsweite des Antriebssignals, das an die Spule angelegt wird. Jedoch ist in einem herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventil, wenn die Pulsweite des Antriebssignals kurz ist, die Pulsweite erhöht, um einen zusätzlichen Kraftstoff einzuspritzen, um eine erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge sicher zu stellen. Folglich verbraucht die Brennkraftmaschine überflüssigen Kraftstoff.
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Im Gegensatz dazu kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Ansprechverhalten der Schließbewegung des Kraftstoffeinspritzventils 10 verbessert werden. Daher kann eine Einspritzmenge in Proportion zu der Pulsweite eines Betriebssignals der Spule 44 mit einer geringen Einspritzmenge verglichen zu einem Fall einer herkömmlichen Struktur erhalten werden. Somit kann in der vorliegenden Struktur die Einspritzmenge in einem Leerlaufbetrieb reduziert werden, wodurch ein Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann.
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In dem zylindrischen Bauteil 12 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind das erste magnetische zylindrische Bauteil 14, das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 und das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18 anfangs voneinander getrennte Komponenten. Das erste magnetische zylindrische Bauteil 14 ist durch Schweißen mit dem nicht magnetischen zylindrischen Bauteil 16 verbunden. Das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 ist weiter durch Schweißen mit dem zweiten magnetischen zylindrischen Bauteil 18 verbunden. Jedes Bauteil von dem ersten magnetischen zylindrischen Bauteil 14, dem nicht magnetischen zylindrischen Bauteil 16 und dem zweiten magnetischen zylindrischen Bauteil 18, die anfangs voneinander getrennte Komponenten sind, können durch zumindest einem aus unterschiedlichen Prozessen wie zum Beispiel Sintern, Schneiden und Kaltumformen ausgebildet werden. Daher kann das zylindrische Bauteil 12, das aus dem ersten magnetischen zylindrischen Bauteil 14, dem nicht magnetischen zylindrischen Bauteil 16 und dem zweiten magnetischen zylindrischen Bauteil 18 gebildet ist, durch Kombinieren der verschiedenen Prozesse wie zum Beispiel Sintern, Schneiden oder Kaltumformen ausgebildet werden.
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(Zweites bis viertes Ausführungsbeispiel)
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Wie in 6 gezeigt ist, hat gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der äußere Umfang eines nicht magnetischen zylindrischen Bauteil 70 eine Vertiefung 72. Die Vertiefung 72 ist im Wesentlichen ringförmig und erstreckt sich axial.
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Wie in 7 gezeigt ist, hat gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der äußere Umfang eines nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 80 mehrere Vertiefungen 82, die jeweils im Wesentlichen ringförmig sind. Der äußere Umfang des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 80 ist im Querschnitt wellenförmig. Das heißt, das nicht magnetische zylindrische Bauteil 80 hat einen im Wesentlichen gewellten außeren Umfang.
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Gemäß dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel ist das Volumen des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 70 und 80 mit den Vertiefungen 72 und 82 verglichen zu dem nicht magnetischen zylindrischen Bauteil 16 in dem ersten Ausführungsbeispiel reduziert. In der vorliegenden Struktur kann ein Wirbelstrom, der in dem nicht magnetischen zylindrischen Bauteil 70 und 80 in Erwiderung auf die Energieabschaltung der Spule 44 auftritt, reduziert werden. Daher kann die magnetische Anziehungskraft zwischen dem beweglichen Kern 26 und dem stationaren Kern 30 in Erwiderung auf die Energieabschaltung der Spule 44 umgehend beseitigt werden. Somit kann das Ansprechverhalten der Schließbewegung des Kraftstoffeinspritzventils 10 verbessert werden. Gemäß dem vorliegenden zweiten und dritten Ausführungsbeispiel ist die Tiefe der Vertiefung 72 und 82 des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 70 und 80 bevorzugt geringer als oder gleich wie 0,6 mm. Die Tiefe der Vertiefung des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 70 und 80 ist bevorzugt größer als oder gleich wie 0,15 mm.
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Wie in 8 gezeigt ist, sind ein magnetischer gegenüberliegender Abschnitt 92 und ein zweiter magnetischer Abschnitt 94 einstückig ausgebildet, um eine einzige Komponente als einen stationären Kern 90 zu bilden. Der magnetische gegenüberliegende Abschnitt 92 ist gegenüberliegend zu dem beweglichen Kern 26. Der zweite magnetische zylindrische Abschnitt 94 ist in Bezug auf die axiale Richtung weiter weg von dem ersten magnetischen zylindrischen Bauteil 14 angeordnet als das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16. Der zweite magnetische zylindrische Abschnitt 94 ist radial außerhalb des magnetischen gegenüberliegenden Abschnitts 92 angeordnet. In der vorliegenden Struktur kann die Anzahl der Komponenten des stationären Kerns 90 reduziert werden, wodurch ein Herstellungsprozess des Kraftstoffeinspritzventils verkürzt werden kann.
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Das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 hat die Dicke t. Der umgebende Abschnitt des stationären Kerns 30, der durch das nicht magnetische zylindrische Bauteil 16 umgeben ist, hat die Querschnittsfläche S1. Der Überlappungsabschnitt des zweiten magnetischen zylindrischen Bauteils 18, das an der Seite des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 angeordnet ist, und der stationäre Kern 30 haben die Gesamtquerschnittsfläche S2. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Dicke t, die Querschnittsfläche S1 und die Gesamtquerschnittsfläche S2 bevorzugt bestimmt, um ähnlich wie in dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel die Verhältnisse von 0,15 mm ≤ t ≤ 0,6 mm und 0,55 ≤ (S1/S2) ≤ 0,9 zu erfüllen.
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(Weitere Ausführungsbeispiele)
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In den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind die Dicke t, die Querschnittsfläche S1 und die Gesamtquerschnittsfläche S2 bevorzugt bestimmt, um die Verhältnisse von 0,15 mm ≤ t 0,6 mm und 0,55 ≤ (S1/S2) ≤ 0,9 zu erfüllen. Die Verhältnisse müssen nicht vollständig erfüllt werden. Es ist ausreichend, zumindest die Dicke t zu bestimmen, so dass sie das Verhältnis von t ≤ 0,6 mm erfüllt. In einer Struktur, in der das nicht magnetische zylindrische Bauteil nicht mit einer Vertiefung versehen ist, ist es ausreichend, die Querschnittsfläche S1 und die Gesamtquerschnittsfläche S2 zu bestimmen, so dass sie das Verhältnis 0,55 ≤ (S1/S2) zusätzlich zu dem Verhältnis von t ≤ 0,6 mm erfüllen.
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In den vorstehenden Ausfuhrungsbeispielen ist das Elektromagnetventil mit der vorstehend beschriebenen Struktur in dem Kraftstoffeinspritzventil angewandt. Die vorstehend beschriebene Struktur ist nicht auf das vorstehend beschriebene Elektromagnetventil beschränkt und kann auf beliebig weitere Elektromagnetventile angewandt werden, die ein hohes Ansprechverhalten erfordern, wenn die Energie abgeschaltet wird.
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Gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind der Außendurchmesser des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils, der Außendurchmesser des ersten magnetischen zylindrischen Bauteils und der Außendurchmesser des zweiten magnetischen zylindrischen Bauteils im Wesentlichen zueinander gleich. Alternativ kann zumindest einer von dem nicht magnetischen zylindrischen Bauteil, dem ersten zylindrischen Bauteil und dem zweiten magnetischen zylindrischen Bauteil einen unterschiedlichen Außendurchmesser untereinander aufweisen.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel sind das erste magnetische Bauteil 14, das nicht magnetische Bauteil 16 und das zweite magnetische zylindrische Bauteil 18 anfangs getrennte Komponenten und werden zu einer Komponente durch Schweiften oder dergleichen integriert. Alternativ kann das zylindrische Bauteil 12 anfangs als einzelne magnetische Komponente vorgesehen sein, die aus einem magnetischen Verbundmaterial im Wesentlichen in einer zylindrischen Form ausgebildet ist. In diesem Fall kann ein Abschnitt des magnetischen zylindrischen Bauteils 12, der zu einem nicht magnetischen zylindrischen Bauteil korrespondiert, zum Beispiel abgeschreckt werden und entmagnetisiert werden, wodurch der entmagnetisierte Abschnitt des magnetischen zylindrischen Bauteils 12 gebildet wird, um als das nicht magnetische zylindrische Bauteil zu wirken. In der vorliegenden Struktur ist das zylindrische Bauteil 12 anfangs als die einzige Komponente vorgesehen, folglich kann ein Austreten von Kraftstoff durch einen Spalt zwischen den zylindrischen Komponenten weiter reduziert werden. Außerdem kann die Anzahl von Komponenten des zylindrischen Bauteils 12 reduziert werden, wodurch ein Herstellungsprozess des Kraftstoffeinspritzventils verkürzt werden kann.
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In dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel ist die Vertiefung 72 und 82 in dem äußeren Umfang des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 70 und 80 vorgesehen, wodurch das Volumen des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 70 und 80 reduziert ist. Alternativ kann eine Vertiefung in dem inneren Umfang des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils vorgesehen sein, um das Volumen des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils zu reduzieren.
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In dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel kann der Außendurchmesser des ersten magnetischen Bauteils 14 an der Seite des nicht magnetischen Bauteils 16 und der Außendurchmesser des zweiten magnetischen zylindrischen Bauteils 18 an der Seite des nicht magnetischen zylindrischen Bauteils 16 großer als der Außendurchmesser des nicht magnetischen zylindrischen Abschnitts 16 sein.
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Die vorstehenden Strukturen der Ausfuhrungsbeispiele können kombiniert werden, falls es geeignet ist. Insbesondere können das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel mit dem vierten Ausführungsbeispiel kombiniert werden. Das heißt, die Vertiefung in dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel kann an dem nicht magnetischen zylindrischen Bauteil in dem vierten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein.
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Verschiedene Modifikationen und Abwandlungen konnen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, der in den beigefugten Anspruchen definiert ist, an den vorstehenden Ausführungsbeispielen angewandt werden.
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Ein Elektromagnetventil hat einen beweglichen Kern (26), einen magnetischen gegenüberliegenden Abschnitt (30), der dem beweglichen Kern (26) gegenüberliegt, einen nicht magnetischen zylindrischen Abschnitt (16), einen ersten zylindrischen Abschnitt (14), der axial nahe dem beweglichen Kern (26) ist, und einen zweiten magnetischen zylindrischen Abschnitt (18), der radial außerhalb des magnetischen gegenuberliegenden Abschnitts (30) angeordnet ist. Der nicht magnetische zylindrische Abschnitt (16) umgibt einen Spalt (200) zwischen dem magnetischen gegenüberliegenden Abschnitt (30) und dem beweglichen Kern (26) radial außerhalb. Eine Spule (44) ist radial außerhalb des nicht magnetischen zylindrischen Abschnitts (16) vorgesehen. Eine Dicke t des nicht magnetischen zylindrischen Abschnitts (16), eine Querschnittsfläche S1 des magnetischen gegenüberliegenden Abschnitts (30) und eine Gesamtquerschnittsfläche S2 von sowohl dem magnetischen gegenüberliegenden Abschnitt (30) als auch dem zweiten magnetischen zylindrischen Abschnitt (18) mit der Dicke t erfüllen die Verhältnisse von t ≤ 0,6 mm und 0,55 ≤ (S1/S2).